專利名稱：用于無屏蔽絞線對電纜的接插件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電接插件。
大家知道的，如小型帶狀或電信的接插件通常是用在包含許多無屏蔽絞線對的電纜之間提供電接觸。這樣的接插件有一絕緣的盒子，其中包含兩排接點。接點的一端提供另一接插件電連接的陽或陰的嚙合段。接點的相對一端做成絕緣移位接點，刺入絞線對的絕緣中以提供電接觸。線對的連接是這樣的線對中的各個導(dǎo)線耦合到接點陣列中的不同排；這些導(dǎo)線還基本上保持在水平的方向(即平行于接點)。(例如見美國專利No.4350404)。
在某些接插件結(jié)構(gòu)中，也曾有建議使電纜導(dǎo)線成垂直方向(即垂直于接點)接到絕緣移位接點上。(例如見美國專利No.4066316)。
接插件上的串音標準正在愈來愈嚴格。例如，在提出的EIA/TIA TSB40標準第5類中要求做到一個25對帶狀電纜接插件的近端串音，在100兆赫時，使用標準的功率和測量法，應(yīng)小于40dB。然而，典型接插件的嚙合段本身就不符合這一要求。因此，降低接插件其他部分的串音不足以提供適應(yīng)這一新性能標準的接插件。
本發(fā)明是一電接插件，它由一絕緣盒和安裝在其中的許多傳導(dǎo)構(gòu)件組成。在一段中各個構(gòu)件的一端同另一接插件嚙合；而在第二段中相對的一端用于提供電接點。接插件的第二段包含并排對齊的導(dǎo)體，以提供一種在極性上同第一段中所產(chǎn)生的串音相反的串音。
本發(fā)明的這些和其他特點在以下的說明中詳述。圖中

圖1為依照本發(fā)明的一實施例接插件的部分剖視的頂視平面圖；圖2為圖1中接插件沿線2—2的橫斷面圖；圖3為圖1中接插件一部分的側(cè)視圖；圖4為圖2中接插件一部分沿線4—4的剖視圖；圖5為圖2中接插件一部分沿線5—5的剖視圖；圖6為依照本發(fā)明另一實施例接插件的部分剖視的頂視平面圖；圖7為圖6中接插件沿線5—5取出的橫斷面圖；圖8為圖6中接插件一部分的側(cè)視圖；圖9為依照本發(fā)明另一個實施例的接插件橫斷面圖；圖10為圖9中沿線10—10的橫斷面圖。
應(yīng)該體會到這些圖紙是為了說明的目的，而不一定要按尺寸大小畫。
如圖1—3所表明，依照一實施例的接插件10，包含一個通常是由塑料做的絕緣盒11。在盒中安裝著的是一個傳導(dǎo)構(gòu)件陣列，例如12、13、70和71。傳導(dǎo)構(gòu)件一般在盒中裝成兩排。每個傳導(dǎo)構(gòu)件，例如12，包括兩相對端部。各個傳導(dǎo)構(gòu)件的一個端部，例如14，做成一嚙合段，使之適合于接受并連接一類似的插座型按插件(例如圖6—8)。相對的端部，例如15，做成絕緣移位接點形式，以便在電氣上連接從包含許多絞線對的電纜17來的導(dǎo)線，例如16。傳導(dǎo)構(gòu)件的安排，使得相對著的構(gòu)件，例如12和13，在不同排接觸絞線對(見圖3)的導(dǎo)線(16和18)。
在這一實施例上要注意到，傳導(dǎo)構(gòu)件(例如12的13)是向內(nèi)彎曲的，以使在接觸部分(例如15)兩排傳導(dǎo)元件之間的垂直距離d小于在嚙合部分(例如14)的垂直距離S。通常d將小于1/2S。這一結(jié)構(gòu)是有益的，理由待討論。
在盒11中，鄰近傳導(dǎo)構(gòu)件(例如12和13)的接點部分(例如15)還安裝著一心軸20，如圖1和2所示。(心軸已從圖3中刪去，這是為了示明傳導(dǎo)元件接點部分的布局。)心軸20是用塑料之類絕緣材料做成，通常其橫截面為矩形，但也可以是各種形狀的。心軸實質(zhì)上延伸至接插件的和全長，要理想些就包含一對狹縫21和22以容納傳導(dǎo)元件(例如12和13)兩排上的接點部分(例如15)。在圖2上所見的心軸的頂部、底部和左側(cè)表面也可包含例如23那樣的槽，以放置從各接點部分來的導(dǎo)線。
心軸的寬度w、和其他尺寸的在減低接插件的串音上起著重要作用。人們知道傳導(dǎo)元件的嚙合段將產(chǎn)生某一數(shù)量的串音，以一種極性的感應(yīng)電壓形式出現(xiàn)，此后稱之為“正”串音。然而，耦合到接點部分的導(dǎo)線，例如16和18，以某一預(yù)定長度(w＋x＋y＋z)并排地在心軸20的表面上對齊。這一對齊將產(chǎn)生一個以感應(yīng)電壓形式，而具有對嚙合段串音為相反極性的串音(“負”串音)。在串音極性上的這一變化是由于這樣的事實即導(dǎo)線對將都是并排對齊在心軸上的單一平面上(例如在圖4中，線對16、18在線對72、73的同一平面)；而耦合到各線對(例如接到16、18的線對12、13和接到72、73的線對70、71)的傳導(dǎo)構(gòu)件對將基本上在平行的平面內(nèi)，這些平面具有不同于接插件嚙合段的指向(例如在圖5中所示)。
對于接插件的各段，在任兩對導(dǎo)體之間的電感串音XL(單位為伏)可由下式計算Xl=dI/dt2[Mac-Mad+Mbd-Mbc]---------(1)]]>在這里，I是一對導(dǎo)體中的電流，而Mac、Mad、Mbd、Mbc是從一根導(dǎo)體到另一根導(dǎo)體的互感(即假定在一線對的導(dǎo)體a和b有電流I加上，而另一線對的導(dǎo)體c和d有一感應(yīng)電壓)。
互感項Mxy(單位為nH)可按下面的表達式近似地求得Mxy=5L[In[1r+1+1r2]-1+r2+r]--------(2)]]>在這里，L是段(單位為英寸)內(nèi)的導(dǎo)體長度，而r是從導(dǎo)體x到導(dǎo)體y的距離除以導(dǎo)體長度(L)。
對于接插件的各段，在任兩對導(dǎo)體之間的電容串音Xc(單位為伏)可由下面的表達式計算Xc=dV/dt2(Z)(Ccm)----(3)]]>在這里，V是一對導(dǎo)體上的電壓，Cm是導(dǎo)體對之間的在電容，而Z是端接空對近端和遠端兩者的阻抗。
電容值Cm是導(dǎo)體形狀、間隔和長度以及環(huán)繞導(dǎo)體的材料的介電常數(shù)的函數(shù)。公式對于簡單的形狀是有效的。(例如見Charhes S.Walker著“電容、電感和串音分析”Artech Houlse，1990，pp66—71)。
在任一段上，一空閑導(dǎo)體對受另一導(dǎo)體對感應(yīng)的近端串音是電感和電容串音之和。一個段上空閑線對的總近端串音由標準功率和方法計算。
因此，接插件的各段將顯示出不同數(shù)量的串音。在心軸段上的串音值當按上法計算時將是負的。選擇適當?shù)男妮S尺寸(w、x、y)和導(dǎo)線長度段(z)的數(shù)值，可以做到使這一段上的串音幾乎抵消掉傳導(dǎo)構(gòu)件上的正串音。
適當?shù)某叽缫部梢愿鶕?jù)經(jīng)驗由測量各種尺寸的串音來確定。
通常在傳導(dǎo)構(gòu)件上相鄰線對之間的串音在100兆赫時為39.5dB，而心軸的串音為相反極性的40dB。
因此，適當?shù)剡x擇w、x、y和z的尺寸，將有助于抵消由傳導(dǎo)構(gòu)件產(chǎn)生的串音。將傳導(dǎo)構(gòu)件彎曲，使之在接點部分垂直地緊靠在一起(在圖2中使d小于S)有利于減低傳導(dǎo)構(gòu)件的串音，從而使得并排對齊導(dǎo)線所需的預(yù)定距離最小。當鄰近空閑線對的線對上方的導(dǎo)體對在總的串音貢獻中占很大份量時，這一點特別重要。在一個典型的例子中，依據(jù)上面的公式，距離ω近似為1.75cm。通常距離在1.0至2.0cm的范圍內(nèi)是有用的。
外罩件30鎖扣在盒11上，以固定心軸20在盒中并提供絞線對31一小艙。線對伸出外罩形成一根或多根電纜17。一般地說，外罩也是由塑料制成。
圖6—8展示本發(fā)明的另一實施例。還是一個絕緣盒40，包含裝在其中的兩排傳導(dǎo)元件，例如41和42。同前面一樣，各傳導(dǎo)元件包含位于其一端的一個嚙合部分43；和在相對一端的一個絕緣移位接點部分44。這里的一個不同之處是嚙合部分形成一個插塞式接插件，適合于插入，例如圖1—5的插座式接插件中。然而，適當?shù)匕褔Ш喜糠肿龀扇鐖D1—2的形狀，也能將這一實施例變成插座式接插件。
還有一個不同之處在于這樣的事實即不同排的嚙合部分之間的間隔S′基本上等于兩排接點部分之間的間隔d′。
在這一實施例中，心軸50包含兩部分，51和52，都具有波浪狀的表面，它們是互補的，使得兩上部分配合在一起而讓來自絞線對電纜(未畫出來)的導(dǎo)線，例如60和61，有一條彎彎曲曲的路徑。一根來自各線對的導(dǎo)線，例如60，連接到在底部一排的傳導(dǎo)構(gòu)件，例如40上，而來自線對的另一導(dǎo)線則連接到在頂部一排的傳導(dǎo)構(gòu)件，例如41上。(也可在圖8中見到，為了說明，心軸已移去。)如在前一實施例中那樣，這些導(dǎo)線將并排地對齊，以延伸一預(yù)定的長度，這可由經(jīng)驗決定，或由上面的公式計算，以補償傳導(dǎo)構(gòu)件的齒合部分所產(chǎn)生的串音。在這一實施例中，預(yù)定的長度由兩個部分51和52的波浪狀表面的路徑長度來建立。在一特別的例子中，路徑長度近似地為3.3cm，但是一般地可以在2.5至4.0cm的范圍。傳導(dǎo)構(gòu)件，例如41和42，的接點部分，例如44，近似地具有如同嚙合部分，例如43，同樣的垂直間隔，使得接點之間的導(dǎo)線(60，61)可以彎曲。這一間隔可能從增加心軸表面上導(dǎo)線的路徑長度來做到。
同前面一樣，一個外罩(未畫出)鎖扣在盒上，以支持心軸和絞線對。
曾經(jīng)說明本發(fā)明是為包含絞線對的電纜用的，但對于包含平衡線對的任何電纜也是有用的。再者，雖則最可取的是導(dǎo)線垂直于傳導(dǎo)構(gòu)件以產(chǎn)生短的連接，本發(fā)明也可以用在導(dǎo)線以其它角度取向，包括導(dǎo)線在接點平行于傳導(dǎo)構(gòu)件的情況。
通過保持導(dǎo)線在心軸表面上并排對齊，本發(fā)明被最優(yōu)化，但導(dǎo)線的某些非對齊或搖晃仍能造成充足的有效負串音。然而，一般地說，沒有導(dǎo)線同任何其他導(dǎo)線的垂直距離(如圖4中所見)會大于一線對的中心線到鄰的近對中心線的一半距離的。
再者，這些導(dǎo)線彼此間的間隔不必如圖4所示的那樣是相等的。相反地，變更導(dǎo)線間距離能產(chǎn)生一較大的負串音。通常，在一線對(例如16、18)的導(dǎo)線之間的距離至少等于從一線對(16、18)的中心線到一鄰近線對(72、73)的中心線的一半距離是有益的。
還要認識到，各導(dǎo)線的剩余部長度(圖2中的尺寸Z)也能用來控制負串音的量。
最后，應(yīng)該知道，本發(fā)明在其最廣泛的形式上是針對提供一段接插件，它具有一種與接插件的嚙合部分相反極性的串音。在“補償”段上使用心軸以保持導(dǎo)線并排對齊是這一原理的有益的實施例。不管怎樣，如在圖9和10中所示的接插件，具有類似于圖1—5中的元件和同樣數(shù)目，就能產(chǎn)生提到過的類似效果。因此，當心軸20仍被用來連接導(dǎo)線，例如16，到它們適合的傳導(dǎo)構(gòu)件，例如12，則把傳導(dǎo)構(gòu)件本身，例如12、13、70和71，彎曲，使得它們對某一預(yù)定距離(w)并排地對齊。在這一例子中，耦合到各線對的傳導(dǎo)構(gòu)件(例如12和13)是模壓在分開的塑料構(gòu)件24和25中的嵌入物，這些塑料構(gòu)件被一起保持在接插件盒11中。如圖10中所示，傳導(dǎo)構(gòu)件不必完全并排對齊來產(chǎn)生如對前一實體所討論過的充分的負串音。換言之，全部傳導(dǎo)構(gòu)件能被模壓入單個塑料構(gòu)件中。還要理解到，全部傳導(dǎo)構(gòu)件(12、13、70和71)可安置在一塊印刷電路板的一面上，以代替塑料構(gòu)件24和25。事實上，心軸20和導(dǎo)線(例如16)可以全部不用，于是，本發(fā)明提供的是一種方法，即把一接插件裝配到一塊印刷電路板上，而在板上的傳導(dǎo)構(gòu)件具有一規(guī)定的長度和間隔，從而實質(zhì)上消除了由前已討論過的嚙合段產(chǎn)生的串音。
雖然如此，還應(yīng)理解，在權(quán)利要求中“導(dǎo)體”一詞的意義包括了傳導(dǎo)構(gòu)件(諸如12、13)、導(dǎo)線(諸如16、18)以及安裝在印刷電路板范圍之內(nèi)的傳導(dǎo)構(gòu)件。
對于本領(lǐng)域那些熟練的技術(shù)人員來說，修正將變得是顯而易見的。凡基于通過本發(fā)明提高的技術(shù)一切改變當然地都考慮在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電接插件(10)包括一個絕緣盒(11)；和安裝在盒中的許多傳導(dǎo)構(gòu)件(12、13、70、71)，在第一段中各個構(gòu)件的一端(14)用于與另一接插件嚙合，而在第二段中各個構(gòu)件的相對一端用于提供電接點，其特征在于第二段包含基本上并排地對齊布置著的導(dǎo)體(16、18、72、73)以提供一種與第一段中產(chǎn)生的串音極性相反的串音。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的接插件，其中第二段的導(dǎo)體是第一段中傳導(dǎo)構(gòu)件的整體延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的接插件，其中傳導(dǎo)構(gòu)件是在一印刷電路板上形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的接插件，其中導(dǎo)體是導(dǎo)線，還進一步包括緊靠著各構(gòu)件的一端的一個心軸(20)，并具有一預(yù)定長度的表面，在面上各個導(dǎo)線的放置使得它對預(yù)定長度并排對齊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的接插件，其中傳導(dǎo)構(gòu)件安置在至少兩排上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的接插件，其中兩排構(gòu)件接點端之間的距離(d)小于兩排構(gòu)件嚙合端之間的距離(S)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的接插件，其中兩排構(gòu)件接點端之間的距離(d)基本上等于兩排構(gòu)件嚙合端之間的距離(S)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的接插件，其中心軸包括兩個部分(51和52)，而預(yù)定長度的表面包括兩部分之一的一個波浪狀表面，包它靠近另一部分的一個互補波浪狀表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的接插件還包括安裝在盒上并包圍著心軸的外罩件(30)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4的接插件，其中心軸表面包括許多槽溝(23)以使導(dǎo)線同其相連的傳導(dǎo)構(gòu)件對齊，并保持導(dǎo)線之間的間隔。
11.根據(jù)權(quán)利要求4的接插件，其中導(dǎo)線包括許多雙絞線對(31)，在一對上導(dǎo)線之間的間隔至少等于相鄰線對的中心線之間距離的一半。
全文摘要
公開的是一電接插件。接插件的第一段包含同另一接插件嚙合的部分。接插件的第二段包含一些導(dǎo)體，它們基本上是并排對齊的，以產(chǎn)生具有與嚙合段相反極性的串音。
文檔編號H01R4/24GK1122057SQ9411893
公開日1996年5月8日 申請日期1994年11月23日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月21日
發(fā)明者康斯坦斯·R·帕拉斯, 克里佛德·L·威寧斯 申請人:美國電報電話公司